Чтобы было ещё понятнее, я нарисовал его схему, полюса магнитов ротора обозначены цветом, красный для северного и синий для южного:
На датчики холла пока не обращайте внимания, их всё равно нет :)
Что будет, если подать плюс на вывод V, а минус на вывод W (вывод U не подключаем ни к чему)? Очевидно, будет течь ток в катушках, намотанных зелёным проводом. Катушки намотаны в разном направлении, поэтому верхние две катушки будут притягиваться к магнитам 1 и 2, а нижние две к магнитам 8 и 9. Остальные катушки и магниты в такой конфигурации роли практически не играют, поэтому я выделил именно магниты 1,2,8 и 9. При такой запитке мотора он очевидно крутиться не будет, и будет иметь семь устойчивых положений ротора, равномерно распределённых по всей окружности (левая верхняя зелёная катушка статора может притягивать магниты 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13).
Давайте записывать наши действия вот в такую табличку:
| Угол поворота ротора | U | V | W |
| 0° | n.c. | + | - |
Давайте посчитаем, на сколько повернётся ротор: между щелями магнитов 1-2 и 3-4 у нас 51.43° (=360°*2/7), а между соответствующими щелями в статоре 60° (=360°/12*2). Таким образом, ротор провернётся на 8.57°. Обновим нашу табличку:
| Угол поворота ротора | U | V | W |
| 8.57° | + | n.c. | - |
| Угол поворота ротора | U | V | W |
| 17.14° | + | - | n.c. |
| Угол поворота ротора | U | V | W |
| 25.71° | n.c. | - | + |
| Угол поворота ротора | U | V | W |
| 34.29° | - | n.c. | + |
| Угол поворота ротора | U | V | W |
| 42.85° | - | + | n.c. |
Запишем ещё раз всю последовательность для нашего двигателя:
| Угол поворота ротора | U | V | W |
| 0° | n.c. | + | - |
| 8.57° | + | n.c. | - |
| 17.14° | + | - | n.c. |
| 25.71° | n.c. | - | + |
| 34.29° | - | n.c. | + |
| 42.86° | - | + | n.c. |
Обратите внимание, что они генерируют три сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода. Кстати, электрики используют слово градусы, говоря про 120°, чем окончательно запутывают нубов типа меня. Если мы хотим сделать свой контроллер двигателя, то достаточно читать сигнал с датчиков, и соответственно переключать напряжение на обмотках.
Для размещения датчиков я использовал вот такую платку, дизайн которой взял тут. По ссылке лежит проект eagle, так что я просто заказал у китайцев сразу много подобных платок:
Эти платки несут на себе только три датчика холла, больше ничего. Ну, по вкусу можно поставить конденсаторы, я не стал заморачиваться. Очень удобно сделаны длинные прорези для регулировки положения датчиков относительно статора.
Видно, что при каждом событии у нас увеличиваются два из них, поэтому сложив три счётчика, и поделив на два, мы получим равномерно тикающий определитель положения вала, с точностью до 6*7 = 42 отсчёта на оборот!
Вот так выглядит макет подключения датчиков Холла к синей таблетке:
Вот здесь я выложил исходный код и кубовские файлы для синей таблетки. Таймер 1 генерирует PWM для ESC, таймеры 2,3,4 считают соответствующие квадратурные сигналы. Поскольку в прошлой статье я крайне подробно расписал, где и что кликать, то здесь только даю ссылку на исходный код.
На вход моему ESC я даю пилообразное задание скорости, посмотрим, как он его отработает. Вывод синей таблетки лежит тут, а код, который рисует график, тут.
Поскольку у меня двигатель имеет номинал 400KV, а питание я подал 10В, то максимальные обороты должны быть в районе 4000 об/мин = 419 рад/с. Ну а вот и график подоспел:
Видно, что реальные обороты соответствуют заданию весьма приблизительно, что терпимо для коптеров, но совершенно неприменимо во многих других ситуациях, почему, собственно, я и хочу использовать более совершенные контроллеры, которым нужны сигналы с датчиков холла. Ну и бонусом я получаю угол поворота ротора, что бывает крайне полезно.
Я провёл детство в обнимку с этой книжкой, но раскурить принципы работы бесколлекторников довелось только сейчас.
Оказывается, что шаговые моторы и вот такое коптерные моторчики — это (концептуально) одно и то же. Разница лишь в количестве фаз: шаговики (обычно, бывают исключения) управляются двумя фазами, сдвинутыми на 90°, а бесколлекторники (опять же, обычно) тремя фазами, сдвинутыми на 120°.
Разумеется, есть и другие, чисто практические отличия: шаговики рассчитаны на увеличение удерживающего момента и повторяемость шагов, в то время как коптерные движки на скорость и плавность вращения, что сказывается на количестве обмоток, подшипниках и т.п. Но в итоге обычный бесколлекторник можно использовать в шаговом режиме, а шаговик в постоянном вращении, управление у них будет одинаковым.
Update: красивая анимация от Arastas:
sohabr.net
Схема двигателя на эффекте Холла с протяжённой зоной ускорения Двигатель на эффекте Холла — разновидность ионного двигателя, в котором используется эффект Холла. При равных размерах с обычным ионным, холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с 1972 года[1].
Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.
По принципиальной схеме холловские двигатели делятся на двигатели с анодным слоем (ДАС) и с протяжённой зоной ускорения (СПД).
Между анодом и катодом обеспечивается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Разряд между анодом и катодом ионизирует рабочее тело. Под действием электростатического поля ионы разгоняются в осевом направлении. В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению тока в азимутальном направлении. Возникающая сила Лоренца ускоряет электроны, что создаёт дополнительную тягу. Движение электронов также устраняет ограничение по плотности тока, характерное для обычного ионного двигателя, и позволяет достичь относительно высоких значений расхода рабочего тела, и, как следствие, тяги двигателя[2][1].
Применение холловских двигателей в СССР началось в 1972 году[1]. Их серийное производство налажено в 1982 году[3]. Наиболее современным из этих двигателей является SPT-140, в 2017 году выведший на целевую орбиту спутник Eutelsat 172B[4].
В 2017 году на орбиту запущен спутник VENµS[en] с установленным на нём холловским двигателем нового поколения производства израильской компании «Рафаэль»[5].
ru.wikibedia.ru
Датчик Холла (датчик положения) представляет собой датчик магнитного поля. Работа устройства основана на эффекте Холла. Данный эффект основан на следующем принципе: если поместить определенный проводник с постоянным током в магнитное поле, то в таком проводнике возникает поперечная разность потенциалов (напряжение Холла). Другими словами, устройство служит для измерения напряжённости магнитного поля. Сегодня датчик Холла может быть как аналоговым, так и цифровым.
Сфера применения датчиков Холла очень широка. Устройство используется в таких схемах, где требуется бесконтактное измерение силы тока. Что касается автомобилей, датчик Холла служит для измерения угла положения распределительного или коленчатого вала, а также нашел свое применение в системе зажигания, указывая на момент образования искры.
Читайте в этой статье
Во время своих исследований в 1879 году физик Холл выявил такой эффект, что если в магнитном поле находится пластина, на которую подается напряжение (ток протекает через пластину), тогда электроны в указанной пластине начинают отклоняться. Такое отклонение происходит перпендикулярно по отношению к тому направлению, которое имеет магнитный поток.
Также направление этого отклонения происходит в зависимости от той полярности, которую имеет магнитное поле. Получается, электроны будут иметь разную плотность на разных сторонах пластины, создавая разные потенциалы. Обнаруженное явление получило название эффект Холла.
Другими словами, Холл поместил прямоугольную полупроводниковую пластину в магнитное поле и на узкие грани такого полупроводника подал ток. В результате на широких гранях появилось напряжение. Дальнейшее развитие технологий позволило создать на основе обнаруженного эффекта компактное устройство-датчик. Главным преимуществом датчиков подобного рода выступает то, что частота срабатывания устройства не смещает момент измерения. Выходной сигнал от такого устройства всегда устойчивый, без всплесков.
Простейший датчик состоит из:
Работа устройства построена на следующей схеме: через зазор осуществляется проход металлической лопасти ротора, что позволяет шунтировать магнитный поток. Результатом становится нулевой показатель индукции на микросхеме. Выходной сигнал по отношению к массе практически равняется показателю напряжения питания.
Датчик Холла в системе зажигания является аналоговым преобразователем, который непосредственно коммутирует питание.
Среди недостатков стоит выделить чувствительность устройства к электромагнитным помехам, которые могут возникнуть в цепи. Также наличие электронной схемы в устройстве датчика несколько снижает его надежность.
Рекомендуем также прочитать статью об устройстве топливного электробензонасоса, а также о механическом решении. Из этой статьи вы узнаете о назначении, конструктивных особенностях и принципах работы данных устройств. Читайте также
Датчики на основе эффекта Холла фиксируют разницу потенциалов. Аналоговое решение, рассмотренное выше, основано на преобразовании индукции поля в напряжение с учетом полярности и силы поля.
Принцип работы цифрового датчика состоит в фиксации присутствия или отсутствие поля. В случае достижения индукцией определенного показателя датчик отмечает наличие поля. Если индукция не соответствует необходимому показателю, тогда цифровой датчик показывает отсутствие поля. Чувствительность датчика определяется его способностью фиксировать поле при той или иной индукции.
Цифровой датчик Холла может быть биполярным и униполярным. В первом случае срабатывание и отключение устройства происходит посредством смены полярности. Во втором случае включение происходит при появлении поля, отключается датчик в результате того, что индукция снижается.
Активное использование данного устройства в автомобилях означает, что при появлении определенных неисправностей или сбоев в работе ДВС может возникнуть острая необходимость проверить датчик Холла своими руками.
Перед началом работ по отсоединению разъема кабеля, который подключен к устройству, следует обязательно выключать зажигание!
Игнорирование данного правила может вывести датчик Холла из строя. Необходимо добавить, что проверка устройства при помощи контрольной лампы также недопустима.
Читайте также
krutimotor.ru
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Схема двигателя на эффекте Холла с протяжённой зоной ускорения Двигатель на эффекте Холла — разновидность ионного двигателя, в котором используется эффект Холла. При равных размерах с обычным ионным, холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с 1972 года[1].
Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.
По принципиальной схеме холловские двигатели делятся на (ДАС) и с протяжённой зоной ускорения (СПД).
Между анодом и катодом обеспечивается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Разряд между анодом и катодом ионизирует рабочее тело. Под действием электростатического поля ионы разгоняются в осевом направлении. В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению тока в азимутальном направлении. Возникающая сила Лоренца ускоряет электроны, что создаёт дополнительную тягу. Движение электронов также устраняет ограничение по плотности тока, характерное для обычного ионного двигателя, и позволяет достичь относительно высоких значений расхода рабочего тела, и, как следствие, тяги двигателя[2][1].
Применение холловских двигателей в СССР началось в 1972 году[1]. Их серийное производство налажено в 1982 году[3].
encyclopaedia.bid
Изобретение относится к плазменному маневровому реактивному двигателю на основе эффекта Холла, используемому для перемещения спутников с помощью электричества. Плазменный реактивный двигатель на основе эффекта Холла содержит основной кольцевой канал ионизации и ускорения. Канал имеет открытый выходной конец. Двигатель также содержит, по меньшей мере, один катод, кольцевой анод, трубопровод с распределителем для подачи способного к ионизации газа в основной кольцевой канал и магнитную цепь для создания магнитного поля в основном кольцевом канале. Анод концентричен основному кольцевому каналу. Основной кольцевой канал содержит расположенные вблизи открытого выходного конца участок внутренней кольцевой стенки и участок наружной кольцевой стенки. Каждый из указанных участков содержит пакет расположенных рядом друг с другом проводящих или полупроводящих колец в виде пластин. Пластины разделены тонкими слоями изолирующего материала. Техническим результатом является устранение указанных в описании недостатков и, в частности, повышение долговечности плазменных реактивных двигателей на основе эффекта Холла при сохранении высокого уровня их энергетической эффективности. 9 н.п. ф-лы, 5 ил. 
Область техники, к которой относится изобретение
Предметом изобретения является плазменный реактивный двигатель на основе эффекта Холла, содержащий основной кольцевой канал ионизации и ускорения, имеющий открытый выходной конец, по меньшей мере, один катод, кольцевой анод, концентричный основному кольцевому каналу, трубопровод и распределитель для подачи способного к ионизации газа в канал и магнитную цепь создания магнитного поля в основном кольцевом канале.
В частности, изобретение относится к плазменному маневровому реактивному двигателю на основе эффекта Холла, используемому для перемещения спутников с помощью электричества.
Уровень техники
Долговечность плазменных реактивных двигателей на основе эффекта Холла по существу определяется эрозией изолирующего керамического канала под действием бомбардировки ионами. Вследствие рельефа электрического потенциала в канале часть создаваемых ионов ускоряется в радиальном направлении к стенкам.
Удлинение срока службы телекоммуникационных спутников и повышение требуемых скоростей выброса плазмы (в частности, для так называемых двигателей с высоким удельным импульсом) требуют все большей долговечности, которую уже не может обеспечивать обычная керамика на основе нитрида бора.
Высокая стойкость к ионной бомбардировке некоторых проводящих или полупроводящих материалов, таких как графит, теоретически делают их идеальными кандидатами для изготовления выпускных каналов реактивных двигателей на основе эффекта Холла. Идея использования проводящих материалов и, в частности, графита была исследована в США группой авторов Y.Raitses и др. (Принстонский университет). Эти исследования показали преимущества графита в отношении долговечности, однако при этом не было попыток решить проблему потери эффективности, связанную с коротким замыканием плазмы.
Выявленная низкая эффективность вследствие применения проводящих материалов до сих пор сдерживала их широкое использование в конструкции каналов ускорения плазменных реактивных двигателей.
Таким образом, в настоящее время выпускные каналы реактивных двигателей на основе эффекта Холла изготавливаются из однородной изоляционной керамики, чаще всего на основе нитрида бора или диоксида кремния (материалов BN-SiO2). Керамика на основе нитрида бора обеспечивает реактивным двигателям на основе эффекта Холла повышенную эффективность, однако подвержена быстрой эрозии под действием ионной бомбардировки, что снижает срок службы реактивных двигателей примерно до 10000 часов и ограничивает их работу при высоких значениях удельного импульса.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и, в частности, повышение долговечности плазменных реактивных двигателей на основе эффекта Холла при сохранении высокого уровня их энергетической эффективности.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет плазменного реактивного двигателя на основе эффекта Холла, содержащего основной кольцевой канал ионизации и ускорения, имеющий открытый выходной конец, по меньшей мере, один катод, кольцевой анод, концентричный основному кольцевому каналу, трубопровод с распределителем для подачи способного к ионизации газа в канал и магнитную цепь для создания магнитного поля в основном кольцевом канале, отличающегося тем, что основной кольцевой канал содержит расположенные вблизи открытого конца участок внутренней кольцевой стенки и участок наружной кольцевой стенки, каждый из которых содержит пакет расположенных рядом друг с другом проводящих или полупроводящих колец в виде отдельных пластин, разделенных тонкими слоями изолирующего материала.
В оптимальном случае каждое проводящее или полупроводящее кольцо разделено на сегменты, расположенные вдоль угловых секторов и изолированные друг от друга.
Предпочтительно сегменты каждого проводящего или полупроводящего кольца расположены в шахматном порядке относительно сегментов соседних проводящих или полупроводящих колец.
Согласно предпочтительной характеристике изобретения тонкие слои изолирующего материала расположены на всех поверхностях проводящего или полупроводящего кольца за исключением поверхности, определяющей часть внутренней стенки основного кольцевого канала.
Пакет проводящих или полупроводящих колец может по длине внутренней и наружной кольцевых стенок может длину меньше общей длины основного кольцевого канала.
Согласно частному примеру осуществления проводящие или полупроводящие кольца изготовлены из графита, а тонкие слои изолирующего материала выполнены из пиролитического нитрида бора.
Толщина проводящих или полупроводящих колец имеет порядок ларморовского радиуса электрона.
Их максимальную толщину а определяют в соответствии с выражением:
где r - ларморовский радиус электронов,
при этом следующее условие определяет азимутальный угол разделения:
где ЕZ, Еt - электрическое поле вдоль оси и азимута,
R - радиус кромки сегмента кольца, находящейся в контакте с плазмой,
- угол сегмента кольца.
Согласно примеру осуществления проводящие или полупроводящие кольца имеют толщину от 0,7 до 0,9 мм, а тонкие слои изолирующего материала имеют толщину от 0,04 до 0,08 мм.
Согласно изобретению псевдоизолирующий выпускной канал выполнен из набора колец или участков колец, изготовленных из проводящего или полупроводящего материала и покрытых тонким слоем изолирующей керамики.
Это позволяет повысить долговечность реактивного двигателя в 3-4 раза без потенциальной потери эффективности. При этом конструкция позволяет использовать преимущества низкой скорости эрозии проводящих материалов без сопряженных с ними недостатков, и канал может вести себя как электроизолирующий по отношению к плазме с максимальным ограничением электрических токов, возникающих в выпускном канале.
Таким образом, изобретение оптимизирует конструкцию выпускного канала плазменного реактивного двигателя на основе эффекта Холла за счет разделения проводящих или полупроводящих стенок на изолированные сегменты малых размеров, что вызывает существенное снижение тока короткого замыкания и предотвращает значительные потери эффективности.
Перемещение телекоммуникационных спутников связано с высокими экономическими затратами и любые усовершенствования плазменных источников тяги на основе эффекта Холла, которые в настоящее время считаются наиболее эффективными для продления жизнедеятельности спутника, представляют большой интерес. Настоящее изобретение непосредственно отвечает потребности в увеличении срока службы геостационарных спутников путем увеличения долговечности плазменных реактивных двигателей на основе эффекта Холла.
Изобретение обеспечивает также возможность работы реактивных двигателей с более высокими удельными импульсами (Isp) при сохранении значительной долговечности. Таким образом, оно обеспечивает важное конкурентное преимущество перемещения посредством плазменного реактивного двигателя на основе эффекта Холла.
Краткое описание чертежей
Другие особенности и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания примеров осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:
фиг.1 схематично изображает на виде в аксонометрии с вырывом плазменный реактивный двигатель на основе эффекта Холла, в котором может быть использовано изобретение,
фиг, 2 изображает на виде в аксонометрии одну четверть выпускного канала с пластинчатой конструкцией в соответствии с примером осуществления изобретения,
фиг.3 изображает на виде в аксонометрии предлагаемый вариант пластинчатой конструкции выпускного канала плазменного реактивного двигателя на основе эффекта Холла в соответствии с изобретением,
фиг.3А изображает в увеличенном виде предлагаемый вариант сегмента из проводящего или полупроводящего материала с изолирующим покрытием, используемого в пластинчатой конструкции по фиг.3, и
фиг.3В изображает вид в разрезе по линии IIIB-IIIB на фиг.3А.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан пример выполнения плазменного реактивного двигателя на основе эффекта Холла, называемого также стационарным плазменным реактивным двигателем, в котором может использоваться изобретение и который может служить для обеспечения электрической тяги спутников.
Реактивный двигатель такого типа на основе эффекта Холла содержит следующие основные элементы:
- выпускной канал или основной кольцевой канал 120 ионизации и ускорения,
- кольцевой анод 125, концентричный основному кольцевому каналу 120,
- трубопровод 126 и распределитель, связанный с анодом 125 и с основным кольцевым каналом 120 для подачи в канал способного к ионизации газа, такого как ксенон,
- полый катод 140,
- магнитную цепь 131-136 создания магнитного поля в основном кольцевом канале.
Анод 125 и распределитель способного к ионизации газа позволяют вспрыскивать в двигатель топливо (такое, как ксенон) и получать электроны плазменного разряда. Полый катод 140 служит для генерирования электронов, что позволяет создавать в реактивном двигателе плазму и нейтрализовать реактивную струю ионов, выбрасываемых двигателем.
Магнитная цепь содержит внутренний полюс 134, внешний полюс 136, ярмо магнита, которое соединяет внутренний и наружный полюса 134, 136 и состоит из центрального ферромагнитного сердечника 133 и периферийных ферромагнитных стержней, одной или нескольких обмоток 131 вокруг центрального сердечника 133 и обмоток 132 вокруг периферийных стержней 135.
Магнитная цепь обеспечивает возможность удержания плазмы и создания сильного магнитного поля Е на выходе двигателя, что позволяет ускорять ионы до скоростей порядка 20 км/с.
Для создания магнитной цепи возможны различные варианты, и изобретение не ограничивается примером осуществления, описанным со ссылкой на фиг.1.
Выпускной канал 120 позволяет удерживать плазму, а его состав определяет рабочие характеристики двигателя.
Традиционно выпускной канал 120 изготавливается из керамики. Тяга двигателя обеспечивается выбросом струи ионов с высокой скоростью. Однако, поскольку струя слегка расходится, столкновение ионов высокой энергии со стенкой канала вызывает эрозию керамики на выходе двигателя.
Поэтому в соответствии с изобретением выпускной канал 120 содержит, по меньшей мере, один участок 127 внутренней кольцевой стенки и, по меньшей мере, один участок 128 наружной кольцевой стенки, расположенные вблизи открытого конца 129 канала, которые изготовлены из несплошной керамики. Каждый из этих участков содержит пакет расположенных рядом друг с другом проводящих или полупроводящих колец 150, составленных из отдельных пластин, разделенных тонкими слоями 152 изоляции (см. фиг.2).
Изобретение имеет целью значительное снижение эрозии выпускного канала реактивного двигателя. Оно позволяет также снизить энергетические потери и нестабильность выпуска, обычно свойственные реактивным двигателям на основе эффекта Холла, в которых используется выпускной канал из проводящего или полупроводящего материала. За счет использования таких более стойких к ионной бомбардировке по сравнению с керамикой материалов, как графит и карбиды, и благодаря пакету проводящих или полупроводящих колец (например, из графита), разделенных тонкими слоями изолирующего материала (например, из нитрида бора), изобретение позволяет одновременно снизить эрозию канала и уменьшить нестабильность выпуска.
Таким образом, выпускной канал 120 плазменного реактивного двигателя по изобретению может одновременно содержать верхнюю по потоку традиционную часть из керамики с донной стенкой 123, наружной цилиндрической стенкой 121 и внутренней цилиндрической стенкой 122 и нижнюю по потоку часть, расположенную между верхней по потоку частью и открытым концом 129 и содержащую цилиндрическую наружную стенку 128 и цилиндрическую внутреннюю стенку 127. Каждая из них образована пластинчатой конструкцией, состоящей из расположенных рядом друг с другом проводящих или полупроводящих колец 150, которые разделены тонкими слоями 152 изолирующего материала, но имеют не покрытую изолирующим материалом поверхность 151 с внутренней стороны, обращенной к внутреннему пространству 124 кольцевого канала 120.
Кроме того, для исключения возможных азимутальных токов короткого замыкания, вызываемых колебаниями потенциала вдоль азимута (вследствие дефектов симметрии, азимутальных волн и других причин), предпочтительно кольца 150 составляют из множества изолированных угловых сегментов, каждый из которых имеет протяженность углового сектора 
(фиг.3 и 3А). Таким образом, каждое кольцо 150 может содержать, например, от 10 до 30 сегментов 150а, 150b.
Предпочтительно сегменты 150а одного проводящего или полупроводящего кольца 150 расположены в шахматном порядке относительно сегментов 150b соседних колец 150 (фиг.3).
Как видно на фиг.3А, тонкие слои 152, 153, 154, 155 изолирующего материала нанесены на всех поверхностях сегмента проводящего или полупроводящего кольца 150 за исключением поверхности 151, которая определяет часть внутренней стенки основного кольцевого канала 120.
В качестве примера пакет проводящих колец 150 занимает от 20 до 50%, предпочтительно от 30 до 40% общей длины внутренней и наружной кольцевых стенок основного кольцевого канала 120, однако этот диапазон не является ограничительным.
Размеры проводящих или полупроводящих колец 150 могут быть установлены на основе расчета электронных потоков, получаемых и испускаемых стенками. В первом приближении может быть показано, что циркулирующий в стенках ток короткого замыкания пропорционален собираемому ионному току, который при постоянной электронной температуре и плотности плазмы примерно пропорционален проводящей поверхности, находящейся в контакте с плазмой.
При этом для заданного осевого электрического поля разность потенциалов на проводящем элементе примерно пропорциональна его осевой протяженности. Из этого следует, что для канала определенного размера совокупность потерь от эффекта Джоуля за счет короткого замыкания плазмы примерно пропорциональна толщине колец. Может быть также показано, что ток короткого замыкания становится незначительным по сравнению с токами, связанными с вторичной электронной эмиссией (единственные токи, присутствующие в случае наличия изолирующего материала), когда толщина колец имеет порядок ларморовского радиуса электрона. Это определяет критическую толщину колец, позволяющую получить псевдоизолирующий канал.
В качестве примера проводящие кольца 150, например, из графита с низким коэффициентом расширения могут иметь толщину от 0,7 до 0,9 мм, в типовом случае равную 0,8 мм.
Тонкие слои 152-155 изолирующего материала, например, из пиролитического нитрида бора могут иметь толщину от 0,04 до 0,08 мм, в типовом случае равную 0,05 мм, и могут быть нанесены на сегменты проводящих колец 150 способом химического осаждения из газовой фазы таким образом, чтобы покрывать каждый сегмент по всей его поверхности за исключением края 151, находящегося в контакте с плазмой.
1. Плазменный реактивный двигатель на основе эффекта Холла, содержащий основной кольцевой канал (120) ионизации и ускорения, имеющий открытый выходной конец (129), по меньшей мере, один катод (140), кольцевой анод (125), концентричный основному кольцевому каналу (120), трубопровод (126) с распределителем для подачи способного к ионизации газа в основной кольцевой канал (120) и магнитную цепь (131-136) для создания магнитного поля в основном кольцевом канале (120), отличающийся тем, что основной кольцевой канал (120) содержит расположенные вблизи открытого выходного конца (129) участок (127) внутренней кольцевой стенки и участок (128) наружной кольцевой стенки, каждый из которых содержит пакет расположенных рядом друг с другом проводящих или полупроводящих колец (150) в виде пластин, разделенных тонкими слоями (152) изолирующего материала.
2. Плазменный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждое проводящее или полупроводящее кольцо (150) разделено на сегменты, расположенные вдоль угловых секторов и изолированные друг от друга.
3. Плазменный реактивный двигатель по п.2, отличающийся тем, что сегменты каждого проводящего или полупроводящего кольца (150) расположены в шахматном порядке относительно сегментов соседних проводящих или полупроводящих колец (150).
4. Плазменный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что тонкие слои изолирующего материала расположены на всех поверхностях проводящего или полупроводящего кольца (150) за исключением поверхности (151), определяющей часть внутренней стенки основного кольцевого канала (120).
5. Плазменный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что пакет проводящих колец (150) занимает участок (127) внутренней кольцевой стенки и участок (128) наружной кольцевой стенки, составляющий от 20 до 50% общей длины основного кольцевого канала (120).
6. Плазменный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что проводящие или полупроводящие кольца (150) изготовлены из графита.
7. Плазменный реактивный двигатель по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что тонкие слои (152) изолирующего материала выполнены из пиролитического нитрида бора.
8. Плазменный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что толщина проводящих или полупроводящих колец (150) имеет порядок ларморовского радиуса электрона.
9. Плазменный реактивный двигатель по п.6, отличающийся тем, что проводящие или полупроводящие кольца (150) имеют толщину от 0,7 до 0,9 мм.
10. Плазменный реактивный двигатель по п.7, отличающийся тем, что тонкие слои (152) изолирующего материала имеют толщину от 0,04 до 0,08 мм.
www.freepatent.ru
Замена датчиков холла в мотор колесе и ремонт мотор колеса своими руками.
Расскажу на простом примере, как осуществить ремонт мотор колеса. Первым делом, следует специальным или обычным тестером проверить работоспособность датчиков холла.
Для этого подаем +5В и смотрим как меняется напряжение на сигнальной ноге при повороте оси двигателя. Имеющие 15 долларов просто подключают тестер, и, что характерно, тоже крутят ось.
Если датчики повреждены, мотор следует открыть для замены датчиков холла в мотор колесе.
Опасайтесь моторов, которые открываются не с помощью винтов в крышке, а с помощью откручивания резьбы боковой крышки от мотора. Редко кто, не совсем многие, точнее все не могут, и лишь немногие могут открутить такие крышки, и то, используя хитрые съемники и нагрев.
На фото мы видим, что обмотки потемнели и скорее всего мотор можно выкинуть.
Провода проходят сквозь ось мотор колеса и подходят к трем маленьким датчика холла. Обычно это датчики SS41
Обычно, они приклеены в нишу, которая совпадает по форме с формой корпуса датчика.
Датчик при демонтаже обычно ломается, остатки его удаляются.
Новые датчики надо тоже установить на клей, или не делать этого, в надежде, что они не выпадут в самый не подходящий момент.
Во всех моторах, суть ремонта датчиков холла простая. Замена датчиков и восстановление провода, если он перебит.
После этого датчики восстановлены, можно колесо проверить и убедиться, что обмотки выгорели и выкинуть/оставить на запчасти.
Разумеется можно сделать проще если под руками валяется контроллер, который может работать в бездатчиковом режиме.
electricus.me
